全球超算研发进军“E级”
本报记者 刘 燕
“神威·太湖之光”刷新全球最快计算机持续计算速度不久，7月4日，中科曙光宣布启动E级高性能计算机（简称“E级超算”，可实现每秒百亿亿次计算）原型系统研制项目。因为这个超算界公认的“下一顶皇冠”，可对大数据、深度学习、云计算等领域的重大应用实现良好支撑，人们对其潜在作用的热切预期甚至超过了对运算速度的渴望。
“E级预研”三头并进
“超算”之所以广受关注，是因为它体现了各个国家综合国力和科技创新能力。当全球有实力的国家又开始竞相角逐E级超算之时，我国也将百亿亿次超级计算机及相关技术的研究写入国家“十三五”规划，希望于2020年左右完成，预计将比美国提前四年。
欧洲、日本的E级超算研发计划将完成时间同样设定在2020年，而自“天河二号”登顶超算TOP500（全世界最快的500台机器）榜首后，头号超算强国美国已连续3年与此排行榜无缘，美国要掉队了吗？并不是。
美国能源部（DOE）通过国家战略计算计划（NSCI）以及与产业界和学术界的合作，正在推行能进行百亿亿次计算系统的开发，只是将时间预定在2023年以后。
我国则采用“三头并进”的方式，由中科曙光、国防科技大学（国防科大）及江南计算技术研究所（江南所）牵头E级超算的原型系统研制项目。
这三家单位在超算领域的技术实力毋庸赘言，我国出现在全球超算TOP500榜单前十的超算设备均出自这三家，他们的技术、产品和市场表现各具特色，缺一不可。
拥有“神威·太湖之光”的江南所最突出的特色是使用了全国产CPU，在其他自主技术方面也很强；国防科大拥有很好的网络技术，在自主高性能互联网络方面非常独到，采用通用CPU，其代表作是“天河一号”和“天河二号”；曙光是三家机构中唯一完全遵循商业化市场运作的企业，其整体计划不局限于对E级超算计算水平的实现，而是着眼于未来E级超算的应用和服务。
针对原型系统研发阶段不可避免的竞争，中科院计算所研究员、中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉表示，我国在E级超算研制方面采取的是竞争体制，预计两年后会对三家单位进行评估后采取最好的方案整合成国家E级超算研发体系。到那时，“三家单位将有可能产生交集或合作”。
值得注意的是，这三家单位目前拿到的是“E级超算的原型系统研制项目”，也就是在E级超算项目正式进入日程之前的预研工作。对此，张云泉表示，类似的预研项目“非常必要”，原型系统的研制可以验证一些关键的技术设想，对一些关键技术难点进行测试和改进，为最后建造全部的系统扫清障碍，避免出现大的技术错误和难题。
中国工程院院士李国杰说：“不管是‘天河’，还是‘太湖之光’，都达到世界第一，说明中国的高性能计算机设计能力已是世界领先。”不仅如此，这次TOP500公布的另一个重要数据显示，在TOP500中有167台是中国制造的，美国有165台，表明中国高性能计算机的硬件水平也居世界前列。这些能力为我国迈向E级超算打下了基础。
“E级挑战”先破墙
“神威·太湖之光”第一次迈过了十亿亿次计算的整数关，E级计算，对于当前人类的计算科技能力而言，还是一个需要仰望的高峰，征服它，挑战重重。
中科曙光总裁历军在接受科技日报记者采访时说：“从表面看，百亿亿次超级计算机的目标是速度的提升，但是建造它，全世界都面临着编程墙、功耗墙、可靠性墙、存储墙及E级创新应用几堵大墙的围堵。”
中科曙光副总裁邵宗有说：“美国人在‘神威·太湖之光’登顶TOP500后说那玩意儿能拿来做什么用呢？这其实给我们提出了一个命题，就是E级超算的应用与实现同等重要。”
张云泉也在多个场合表示，E级计算的应用和优化虽然现在还很少有人提及，但这是中国超算产业必须要面对和解决的问题，摸清E级超算未来应用是当务之急，与建设E级超算同等重要。
有人曾做过测算，“神威·太湖之光”一分钟实现的计算能力相当于全球72亿人口用计算器连续不断计算32年的计算量，而10倍于“神威·太湖之光”计算能力的E级计算可实现每秒百亿亿次的计算。
“当计算机性能到这个层次后，传统的科学计算领域已很难找到相关的题目。”中科曙光副总裁邵宗有说，“从销售情况看，五年来已有1/3的高性能计算机用于数据处理，这是因为海量的数据需要被存储、被深度处理，以发挥其价值，大数据时代的兴起为高性能计算机打开了一条通天大路。E级计算的前半段应用非常狭窄，必须找到科学计算领域之外的应用题目，而把传统的超级计算机应用向云服务和数据处理去延伸，是解决未来E级计算最最重要的应用环节。”
今天，人们之所以不遗余力地向E级超算发起挑战，在于这些未来的计算机不仅更快，更可为解决人类面临的越来越严峻的气候、能源、健康、发展不平衡等问题提供新的解决途径。
（科技日报北京7月8日电）
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